(57)【要約】      （修正有）【課題】ボール搭載ミスを検出する場合にも、他の動作と並行させることを可能とし、該動作に時間的ロスの生じない、効率化を促進できる半田ボール搭載方法の提供。【解決手段】第１に、フラックス転写ヘッド５，６により基板２の所定の位置にフラックスを供給した後、吸着ノズル１５，１６を有するボール搭載ヘッド３，４により上記所定の位置に半田ボールを搭載する半田ボール搭載方法とする。第２に、上記ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段１０に交互に複数設ける。第３に、ヘッド支持手段の回転停止時に、上記吸着ノズルで半田ボールを吸着する動作と、フラックスピン１８先端にフラックスを付着させる動作と、フラックス転写ピンにより基板にフラックスを転写する動作と、ボール搭載ヘッドにより半田ボールを搭載する動作と、搭載後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作とを行う。【選択図】        図１
2005019706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラックス転写ヘッドにより基板の所定の位置にフラックスを供給した後、吸着ノズルを有するボール搭載ヘッドにより上記所定の位置に半田ボールを搭載する半田ボール搭載方法において、上記ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に交互に複数設け、ヘッド支持手段の回転停止時に、上記吸着ノズルで半田ボールを吸着する動作と、フラックス転写ピン先端にフラックスを付着させる動作と、上記フラックス転写ピンにより基板にフラックスを転写する動作と、ボール搭載ヘッドにより半田ボールを搭載する動作と、搭載後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作とを行うことを特徴とする半田ボール搭載方法。
【請求項２】
ヘッド支持手段の回転停止時に、半田ボール吸着動作後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作を行うこととした請求項１記載の半田ボール搭載方法。
【請求項３】
半田ボールを吸着し、所定の位置で該半田ボールを解放する吸着ノズルを有するボール搭載ヘッドと、先端にフラックスを付着させたフラックス転写ピンを基板の所定の位置に接触させてフラックスを供給するフラックス転写ヘッドとを備え、基板の所定位置にフラックスを転写した後、ボール搭載ヘッドにより上記所定の位置に半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置において、上記ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に、交互に複数設け、各ヘッドの停止位置に吸着ノズルへの半田ボール供給部、フラックス転写ピンへのフラックス供給部、基板への半田ボール搭載部を割り付けたことを特徴とする半田ボール搭載装置。
【請求項４】
上記各ヘッドの停止位置以外の他の停止位置に、吸着ノズルでの半田ボール吸着の有無の検査部を割り付けたものである請求項３記載の半田ボール搭載装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田ボール搭載方法及びその装置に関するもので、主として半田ボール１個搭載方法及びその装置に主眼をおいて開発されたものある。
【０００２】
【従来の技術】
半田ボール搭載装置で１個の半田ボールを基板に搭載する場合、従来の装置では、特許文献１に記載されているように、ボール搭載ヘッドとフラックス転写ヘッド各１つのヘッドが横移動可能に構成され、ボール搭載時にフラックス転写ピンにフラックスを付着させ、ボール吸着時にフラックスを基板に転写するということが行われていた。
【０００３】
半田ボール１個搭載機では、高速化（タクトアップ）が要求されるのであるが、上記従来装置では、フラックス取り出しとボール搭載、フラックス転写とボール取り出しを同時に行うことができるが、毎回、フラックス転写ヘッドとボール搭載ヘッドの動作の時間差が装置の待ち時間となり、タクトの伸びにつながる。また、ボール取り出し・搭載の合否を検知しているが、小径ボールの合否検知は時間がかかり、これもタクト伸びの要因の一つとなっていた。
【０００４】
例えば、ボール搭載ミスを検出しようとすると、その時間が単純にプラスされ、作業効率が悪いという問題点となっていた。ちなみに、半田ボール搭載装置では、ボール搭載が最も時間を要し、ボール搭載や吸着に比較してフラックスの付着や転写の時間は短いのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−５８５８６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ボール搭載ミスを検出する場合にも、他の動作と並行させることを可能とし、該動作に時間的ロスの生じない、さらなる効率化を促進できる半田ボール搭載方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記課題を解決するため、半田ボール搭載方法に次の手段を採用する。
第１に、フラックス転写ヘッドにより基板の所定の位置にフラックスを供給した後、吸着ノズルを有するボール搭載ヘッドにより上記所定の位置に半田ボールを搭載する半田ボール搭載方法とする。
第２に、上記ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に交互に複数設ける。
第３に、ヘッド支持手段の回転停止時に、上記吸着ノズルで半田ボールを吸着する動作と、フラックス転写ピン先端にフラックスを付着させる動作と、上記フラックス転写ピンにより基板にフラックスを転写する動作と、ボール搭載ヘッドにより半田ボールを搭載する動作と、搭載後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作とを行う。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の改良に関するもので、ヘッド支持手段の回転停止時に、半田ボール吸着動作後の吸着ノズルでの半田ボール吸着の有無を検査する動作を行うことを付加した方法である。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明を装置化したものであって、半田ボール搭載装置に次の手段を採用する。
第１に、半田ボールを吸着し、所定の位置で該半田ボールを解放する吸着ノズルを有するボール搭載ヘッドと、先端にフラックスを付着させたフラックス転写ピンを基板の所定の位置に接触させてフラックスを供給するフラックス転写ヘッドとを備える。
第２に、基板の所定位置にフラックスを転写した後、ボール搭載ヘッドにより上記所定の位置に半田ボールを搭載する半田ボール搭載装置とする。
第３に、上記ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に、交互に複数設ける。
第４に、各ヘッドの停止位置に吸着ノズルへの半田ボール供給部、フラックス転写ピンへのフラックス供給部、基板への半田ボール搭載部を割り付ける。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明の改良に関するものであって、第３の発明の各ヘッドの停止位置以外の他の停止位置に、吸着ノズルでの半田ボール吸着の有無の検査部を割り付けることを付加したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って、実施例と共に本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施例における半田ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを示す斜視図であり、図２が、本発明が利用される半田ボール搭載装置の一例を示す概略配置図である。
【００１２】
半田ボール搭載装置１は、図１及び図２に示されるように、半田ボールを吸着保持して基板２に搭載する半田ボール搭載ヘッド３，４と、フラックスを基板２に転写するフラックス転写ヘッド５，６と、各ヘッドが取り付けられるツール回転軸１０と、半田ボール搭載ヘッド３，４に半田ボールを供給する半田ボール供給装置７と、フラックス転写ヘッド５，６にフラックスを供給するフラックス供給装置８と、フラックスの転写及び半田ボールの搭載のため基板２が吸着支持されるＸ−Ｙステージ９（該Ｘ−Ｙステージ９は図４に示される。）を有する。
【００１３】
ツール回転軸１０は、図４に示されるように、回転用モータ２３により、回転角９０度ずつ間欠的に回転する。勿論、逆方向へも回転可能である。
【００１４】
ツール回転軸１０の下部側面には、フラックス転写ヘッド５，６と半田ボール搭載ヘッド３，４が、図１及び図２に示されるように交互に２組上下動可能で、スプリングにより上方へ付勢されて配備されている。尚、フラックス転写ヘッド５とフラックス転写ヘッド６、及び半田ボール搭載ヘッド３と半田ボール搭載ヘッド４は、各々対角に取り付けられている。
【００１５】
半田ボール搭載ヘッド３，４の下端には、半田ボールを吸着し、基板２上に搭載する吸着ノズル１５，１６が設がけられており、フラックス転写ヘッド５，６の下端には、転写ピン１７、１８が設けられている。吸着ノズル１５，１６は、図示されていない吸引ポンプや真空破壊用エアー回路、ボール吸着検査部、ボール持ち帰り検査部と連結されている。
【００１６】
吸着ノズル１５，１６は、ツール回転軸１０と共に回転する。そこで、ツール回転軸１０には、吸着ノズル１５，１６への連結をコントロールするため、固定プレート１１及び回転プレート１２よりなるエアー調整機構を配備している。
【００１７】
エアー調整機構の固定プレート１１は、取付孔３０にツール回転軸１０を挿入し、ツール回転軸１０による回転を受けない状態で取り付けられており、その表面には、貫通孔３１，３２，３３，３４が穿設されている。貫通孔３１，３２，３３，３４は、連結管４１，４２，４３，４４が連結されており、連結管４１は開閉弁を介して吸引ポンプに接続され、連結管４２は、ボール吸着検査部を介して前記吸引ポンプに接続され、連結管４３は、切換弁を介して吸引ポンプと真空破壊用エアー源とに接続されており、連結管４４は、ボール持ち帰り検査部を介して吸引ポンプに接続されている。
【００１８】
他方、回転プレート１２はツール回転軸１０と共に回転するよう取り付けられており、貫通孔３５，３６が穿設されている。貫通孔３５，３６は、連結管４２，４３と連結されており、連結管４２，４３の他端は、吸着ノズル１５，１６と連結されている。
【００１９】
尚、固定プレート１１及び回転プレート１２の当接面には両者の貫通孔の導通時間を調整するための溝３７，３８，３９，４０が穿設されている。尚、溝３７，３８，３９，４０は、実施例では固定プレート１１の貫通孔３１，３２，３３，３４の内側当接面にのみ形成されている。
【００２０】
ツール回転軸１０に取り付けられた半田ボール搭載ヘッド３，４及びフラックス転写ヘッド５，６の停止位置となるツール回転軸１０の前後左右の位置は、図２に示すようにツール回転軸１０の左位置Ｂが、ボール供給部で、前位置Ｆが、転写ピン１７，１８へのフラックス供給部及び吸着ノズル１５，１６での吸着確認部で、右位置Ｍが、ボール搭載部で、後位置Ｉが、リメイン検査部（半田ボール吸着ノズルでのボールの有無の確認）となる。
【００２１】
ボール供給部となる左位置Ｂには、半田ボール供給装置７及びボール吸着用昇降装置１３が、フラックス転写ピン１７，１８へのフラックス供給部となる前位置Ｆには、フラックス供給装置８及びフラックス供給用昇降装置１４が、ボール搭載部となる右位置Ｍには、半田ボールが搭載される基板２を支持するＸ−Ｙステージ９及び搭載用昇降装置１９が、それぞれ独立動作可能に設けられている。
【００２２】
半田ボール供給装置７は、図４に示されるように、半田ボール貯留部より半田ボールを１個ずつ切り出す装置であり、ツール回転軸１０が取り付けられるベースに取り付けられている。
【００２３】
ボール吸着用昇降装置１３は、モータＭ１により回転するカム２０が押し下げ部材２１を介して、常時上方に付勢されている半田ボール搭載ヘッド３，４の上端にあるローラ２２を、下方に押し下げる。カム２０は、１回転で半田ボール搭載ヘッド３，４が下降し再び元の位置に戻るような形状にされている。
【００２４】
フラックス供給装置８は、ツール回転軸１０の外側の回転しない部分（ベース）に取り付けられているもので、一般的なフラックス供給装置であって良い。フラックス供給用昇降装置１４も、ボール吸着用昇降装置１３と同様に構成されており、カム２０を利用してモータＭ２によって下降される押し下げ部材２１を介して、フラックス転写ヘッド５，６の上端にあるローラ２２を押し下げるものである。
【００２５】
搭載用昇降装置１９は、モータＭ３によって、半田ボール搭載ヘッド３，４及びフラックス転写ヘッド５，６上端面を押し下げるものであり、ボールねじ及びナットを利用して精密な位置制御を可能としたものである。更に、ボール吸着部やフラックス塗布部ではヘッドの上端に取り付けたローラ２２を押し下げているが、搭載用昇降装置１９では精度を上げるためローラ２２を介さず、ヘッド上面を直接押し下げている。
【００２６】
ツール回転軸１０は、図２の矢印が示す方向に間欠的に回転しながら、各ヘッドを必要位置Ｂ，Ｆ，Ｍ，Ｉで停止させ、各動作が行われる。各動作の基本的なものについて説明する。
【００２７】
ツール回転軸１０の左位置Ｂは、図２に示すようにボール供給部で、半田ボール供給装置７及びボール吸着用昇降装置１３が配置されている。ボール供給部では、半田ボール搭載ヘッド３，４が上方で停止したとき、ボール吸着用昇降装置１３により半田ボール吸着ヘッド３，４を下降させ、半田ボール供給装置７より半田ボールを吸着保持する。
【００２８】
ツール回転軸１０の前位置Ｆは、フラックス供給部及びボール吸着確認部であり、フラックス供給装置８及びフラックス供給用昇降装置１４が配置されている。前位置Ｆでは、フラックス転写ヘッド５，６が上方で停止したとき、フラックス供給用昇降装置１４により、フラックス転写ヘッド５，６が下降させられ、フラックス供給装置８より転写ピン１７にフラックスを供給する。
【００２９】
該前位置Ｆに半田ボール搭載ヘッド３，４が停止したときには、前位置Ｆはボール吸着確認部となり、圧力センサーや流量センサなどを用いて吸着ノズル１５，１６の内部圧力や流量の変化を検出することにより、吸着ノズル１５，１６が半田ボールを吸着したか否かの確認を行う。
【００３０】
ツール回転軸１０の右位置Ｍは、ボール搭載部である。右位置Ｍには、半田ボールが搭載される基板２を支持するＸ−Ｙステージ９がツール回転軸１０の下方に配置されている。本実施例では基板２は人手でセットされるが、自動で供給排出するようにしても良い。
【００３１】
右位置Ｍにフラックス転写ヘッド５，６が停止したとき、搭載用昇降装置１９により、フラックス転写ヘッド５，６が、Ｘ−Ｙステージ９上の基板２にフラックスを転写する。ここで搭載面の高さが検出される。
【００３２】
続いて半田ボール搭載ヘッド３，４が、ツール回転軸１０の右位置Ｍに停止したとき、搭載用昇降装置１９により、検出された搭載面の高さを基に制御されながら基板２に半田ボールを搭載する。尚、前位置Ｆでのボール吸着確認で、半田ボールを吸着していなかった場合は、該半田ボール搭載ヘッド３、４での搭載動作をせず、次のヘッドで搭載する。
【００３３】
半田ボール搭載ヘッド３，４がツール回転軸１０の後位置Ｉで停止した場合、半田ボール搭載ヘッド３，４に搭載ミスボールが存在しないか否かを検査する。後位置Ｉが、リメイン検査部となる。この検査も、圧力センサ、や流量センサを用いて吸着ノズル１５，１６の内部圧力や流量の変化を検出することにより、吸着ノズル１５，１６が半田ボールを吸着していないか否かの確認をすることにより行う。尚、リメイン検査部でボール吸着したままであれば、ツール回転軸１０を逆転させて再度搭載を試みる。所定の回数トライしてもだめな場合は、エラー停止する。本実施例では、基板へのフラックス転写時には、並行して半田ボール吸着動作後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査するとともに、ボール搭載後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査し、基板への半田ボール搭載時には、並行して吸着ノズルで半田ボールを吸着するとともに、フラックス転写ピン先端にフラックスを付着させている。
【００３４】
また、本実施例のボール供給部とフラックス供給部を入れ換えた配置として、フラックス転写時にフラックス転写ピンへのフラックスの供給と吸着ノズルでの半田ボールの吸着と搭載後の吸着ノズルでの半田ボール有無検査を行うようにしてもよい。以上、各位置で同時に処理をするようにして、順次繰り返すのである。本実施例は、半田ボール１個搭載用の搭載装置によったが、複数個搭載用の半田ボール搭載装置にも利用できることは勿論である。また、各ヘッドの数が各２つである本実施例に限らず、もっと多く設け、それに合わせて停止位置を設定するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に交互に複数設け、ヘッド支持手段の回転停止時に、上記吸着ノズルで半田ボールを吸着する動作と、フラックス転写ピン先端にフラックスを付着させる動作と、上記フラックス転写ピンにより基板にフラックスを転写する動作と、ボール搭載ヘッドにより半田ボールを搭載する動作と、搭載後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作とを行うこと特徴とする半田ボール搭載方法とし、ボール搭載ミスを検出する場合にも、他の動作と並行させることを可能とし、該動作に時間的ロスの生じない、さらなる効率化を促進できる半田ボール搭載方法となった。
【００３６】
請求項２記載の発明の効果ではあるが、ヘッド支持手段の回転停止時に、半田ボール吸着動作後の吸着ノズルでの半田ボールの有無を検査する動作を行う場合にも、他の動作と並行させることができ、動作に時間的ロスの生じない効率化を促進できる半田ボール搭載方法となった。
【００３７】
請求項３記載の発明の効果ではあるが、ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを間欠回転するヘッド支持手段に、交互に複数設け、各ヘッドの停止位置に吸着ノズルへの半田ボール供給部、フラックス転写ピンへのフラックス供給部、基板への半田ボール搭載部を割り付けた半田ボール搭載装置としたため、半田ボール搭載のための各種動作を並行して処理できるものとなった。
【００３８】
請求項４記載の発明の効果ではあるが、請求項３記載の発明の各ヘッドの停止位置以外の他の停止位置に、吸着ノズルでの半田ボール有無の検査部を割り付けることにより、該動作を他の動作と並行させることを可能とし、該動作に時間的ロスの生じない、さらなる効率化を促進できる半田ボール搭載装置となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】半田ボール搭載ヘッド及びフラックス転写ヘッドを示す斜視図
【図２】本発明が利用される半田ボール搭載装置の一例を示す概略配置図
【図３】固定プレートと回転プレートを示す説明図で、（Ａ）は両プレートが結合した状態の説明図、（Ｂ）は固定プレートの平面図、（Ｃ）は固定プレートの底面図、（Ｄ）は回転プレートの平面図である。
【図４】ヘッドと昇降装置との関係を示す一部断面の正面説明図
【図５】同平面説明図
【図６】ボール吸着用昇降装置の昇降機構を示す右側面説明図
【符号の説明】
１．．．．．半田ボール搭載装置
２．．．．．基板
３，４．半田ボール搭載ヘッド
５，６．フラックス転写ヘッド
７．．．．．半田ボール供給装置
８．．．．．フラックス供給装置
９．．．．．Ｘ−Ｙステージ
１０．．．ツール回転軸
１１．．．固定プレート
１２．．．回転プレート
１３．．．ボール吸着用昇降装置
１４．．．フラックス供給用昇降装置
１５，１６．．．吸着ノズル
１７，１８．．．転写ピン
１９．．．搭載用昇降装置
２０．．．カム
２１．．．押し下げ部材
２２．．．ローラ
２３．．．回転用モータ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３．．．モータ
３０．．．取付孔
３１，３２，３３，３４，３５，３６．．．貫通孔
３７，３８，３９，４０．．．溝
４１，４２，４３，４４．．．連結管
Ｂ．．．左位置
Ｆ．．．前位置
Ｍ．．．右位置
Ｉ．．．後位置
【図１】
2005019706.tif 000003
【図２】
2005019706.tif 000004
【図３】
2005019706.tif 000005
【図４】
2005019706.tif 000006
【図５】
2005019706.tif 000007
【図６】
2005019706.tif 000008